發(fā)布時間：2019-08-28 06:55

【摘要】：在超精密磨削中,金剛石微粉砂輪的磨粒分布均勻性對提高磨削表面質(zhì)量至關(guān)重要,為了使微粉磨粒規(guī)則排布,提出了一種采用環(huán)形磁場控制磨粒規(guī)則排布的砂輪制備方法,制備了多種金剛石微粉砂輪,使用磁場控制制備的微粉砂輪對硬質(zhì)合金YG8進行了平面及非球面磨削試驗。結(jié)果表明:應(yīng)用環(huán)形磁場控制可使金剛石微粉砂輪的磨粒實現(xiàn)規(guī)則排布,極大改善砂輪加工性能,利用環(huán)形磁控方法制備的砂輪可獲得最佳表面粗糙度Ra3 nm、最佳面形精度PV318 nm的光滑鏡面。
【圖文】：

提高砂輪耐用度。此外，鐵粉也能有效提高熱傳導(dǎo)效率，利于磨削過程中砂輪散熱。本文首先闡述環(huán)形磁場控制磨粒排布金剛石微粉砂輪的制備方法及原理，制作環(huán)形磁控砂輪制備裝置，制備多種型號的砂輪，并對鐵粉和磨料在磁場控制下的排布規(guī)律，磁感應(yīng)強度、鐵粉及磨料質(zhì)量分?jǐn)?shù)對磨削比、加工面粗糙度及面形精度的影響進行試驗研究。1環(huán)形磁控微粉砂輪制備方法及原理將羰基鐵粉、金剛石微粉磨料、添加劑、樹脂、結(jié)合劑混合，攪拌均勻后倒入砂輪模具之中，中間插入砂輪桿。沒有外加磁場時，磨粒與磁性粒子隨機分布，如圖1a所示；當(dāng)施加環(huán)形磁場后，如圖1b所示，制備砂輪的混合料處在內(nèi)外磁極形成的環(huán)形空腔內(nèi)，磁力線與環(huán)形空腔徑向保持一致，鐵粉顆粒在外加磁場作用下沿磁力線方向排布，形成徑向輻射鏈狀或片狀結(jié)構(gòu)，同時，非磁性的金剛石微粉磨粒在磁性鐵粉顆粒的作用下移動，沿磁鏈規(guī)則排布。圖1砂輪磨粒的排布和受力模型下文對磁場中顆粒的受力情況進行分析。為簡化，僅考慮二維情況，設(shè)任意單顆磁性顆粒在磁場中受Fi,x和Fi,y兩個方向的磁力作用，如圖1c所示，則Fi,x和Fi,y可用下式表達[12],0(/)ixF=VχHHx(1),0(/)iyF=VχHHy(2)式中，0V為磁性顆粒體積；χ為磁性顆粒磁化率；H為磁場強度；H/x是沿x方向磁場強度的變化率；H/y是沿y方向磁場強度的變化率。單顆磨料的受力為周圍與其接觸的所有磁性顆粒作用力合成，故有xi,xF=F(3)yi,yF=F(4)式中，F(xiàn)x和Fy為磨料顆粒分別在x和y方向的受力。由上述公式可知，，磁性顆粒的磁化率越大、磁感應(yīng)強度越高，磁場變化率越大，推動金剛石磨粒的力也就越大。當(dāng)多顆磁性顆粒在磁場力作用下達到平衡后，表現(xiàn)為沿磁力線方向鏈狀

蚴┘?MPa壓力將砂輪壓制成型。(6)帶模燒結(jié)。將成型后的砂輪連同模具一起置于燒結(jié)爐內(nèi)分段加熱：首先在30min內(nèi)從室溫加熱至100℃；然后，在100～150℃段，每60min升溫20℃；至150℃時，保溫120min；然后，再每60min升溫20℃；至180℃時，保溫180min，燒結(jié)過程結(jié)束。(7)冷卻脫模。在燒結(jié)爐內(nèi)自然冷卻至室溫，然后將砂輪脫模，用#800(19μm)GC砂輪進行修整。樹脂金剛石鐵粉混料裝模施加磁場冷卻脫模帶模燒結(jié)壓制成型圖2砂輪的制備工藝路線2.2制備裝置根據(jù)環(huán)形磁控砂輪制備原理設(shè)計的制備裝置結(jié)構(gòu)如圖3a所示，實物如圖3b所示。永磁石與45鋼制成的導(dǎo)磁板、模套、砂輪桿形成閉合磁路。砂輪桿、上/下模、模套、導(dǎo)磁板形成模腔可裝填制備砂輪的混合料，上/下模則用非導(dǎo)磁的不銹鋼制成。采用ANSYS10.0對制備裝置的磁路進行分析。由于裝置軸對稱，對其一半進行分析，選用VectQuad4nod13單元分析材料屬性，Br=1.0T，Hc=150000A/m，μr=105。施加磁力線垂直的邊界條件，假設(shè)沒有磁漏，所有的磁通量沿磁路通過，外表面施加磁力線平行的邊界條件，分析結(jié)果如圖3c所示。由圖可知，環(huán)形的模腔內(nèi)可形成勻強磁常制備時，先將下模裝入模套，插入砂輪桿后，可裝填混合料，然后安裝永磁石、導(dǎo)磁板及上模，形成磁場，上液壓機施加1～30MPa的壓力壓制成型，最后至烘箱內(nèi)加熱固化，即完成砂輪制備。圖3環(huán)形磁控砂輪制備裝置2.3砂輪制備方案為了探討不同成分配比及制備時外加磁感應(yīng)強度對磨削性能的影響，制備了12種砂輪，如表1所示。1～4號砂輪用于研究鐵粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)對磨削性能的影響，鐵粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0%增加至35%，金剛石微粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持為25%不變，砂輪制備過程施加磁感應(yīng)強度為80mT；5～8號砂輪用于研究金剛石
【作者單位】： 湖南大學(xué)國家高效磨削工程技術(shù)研究中心;南華大學(xué)機械工程學(xué)院;大連理工大學(xué)精密與特種加工教育部重點實驗室;長沙納美特超精密制造技術(shù)有限公司;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(51205120) 國際科技合作與交流專項(2014DFG72480) 大連理工大學(xué)精密與特種加工教育部重點實驗室開放基金資助項目
【分類號】：TG743

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 迅一;砂輪的修整[J];機床與工具;1955年05期

2 陳永貴;砂輪硬度的測定和選擇[J];機床與工具;1955年10期

3 艾振民;韓錫賢;;砂輪浸二硫化鉬的新方法[J];機械工人.冷加工;1980年12期

4 趙鷺華;砂輪性能的評價[J];磨料磨具與磨削;1981年03期

5 中山一雄 ,高木純一郎 ,譚瑞星;砂輪銳利性的測定[J];磨料磨具與磨削;1984年01期

6 董錫翰;遲大華;;砂輪硬度改善淺析[J];機械工程師;1986年02期

7 劉鎮(zhèn)昌,陳日曜,阿部聰,村木和之;關(guān)于砂輪表面復(fù)映法的一些探討[J];磨料磨具與磨削;1988年05期

8 申明志;砂輪變薄工具的制造與應(yīng)用[J];機械工程師;1988年04期

9 肖安定;砂輪堵塞的測量[J];廣西工學(xué)院學(xué)報;1994年04期

10 萬隆;磨鋼球砂輪干燥裂紋成因探討[J];金剛石與磨料磨具工程;1995年05期

相關(guān)會議論文 前7條

1 李剛;白云利;;變頻技術(shù)在砂輪制造業(yè)的應(yīng)用[A];2000年晉冀魯豫鄂蒙六省區(qū)機械工程學(xué)會學(xué)術(shù)研討會論文集（河南分冊）[C];2000年

2 王紅軍;李改利;;基于激光的砂輪地貌檢測技術(shù)研究[A];北京機械工程學(xué)會2008年優(yōu)秀論文集[C];2008年

3 王紅軍;李改利;;基于激光的砂輪地貌檢測技術(shù)研究[A];第四屆十三省區(qū)市機械工程學(xué)會科技論壇暨2008海南機械科技論壇論文集[C];2008年

4 吳永孝;張廣玉;呂維新;徐建良;;超聲波振動修整砂輪的研究[A];中國電子學(xué)會生產(chǎn)技術(shù)學(xué)分會機械加工專業(yè)委員會第六屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];1995年

5 賀獻寶;;利用PVA砂輪提高工件表面粗糙度等級[A];晉冀魯豫鄂蒙川云貴甘滬湘十二省區(qū)市機械工程學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集（河南分冊）[C];2005年

6 王先逵;馬明霞;應(yīng)寶閣;;金屬結(jié)合劑金剛石微粉砂輪電火花修銳技術(shù)研究[A];第八屆全國電加工學(xué)術(shù)年會論文集[C];1997年

7 余劍武;何利華;尚振濤;尹韶輝;黎文;覃新元;;微細(xì)砂輪電火花修整實驗研究[A];第15屆全國特種加工學(xué)術(shù)會議論文集（上）[C];2013年

相關(guān)重要報紙文章 前2條

1 李長江;分切薄刀和砂輪的選用及使用方法[N];中國包裝報;2006年

2 劉平;百名專家解讀百種產(chǎn)品質(zhì)量[N];中國質(zhì)量報;2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前9條

1 李曉冬;砂輪在線液體自動平衡系統(tǒng)及其平衡精度的研究[D];中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機械與物理研究所）;2004年

2 曾晰;軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪設(shè)計方法及材料去除特性研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2013年

3 張小鋒;關(guān)于砂輪地貌雙目視覺檢測技術(shù)的基礎(chǔ)研究[D];南京航空航天大學(xué);2007年

4 袁和平;磨料群可控排布砂輪的制備技術(shù)及其磨削性能[D];大連理工大學(xué);2010年

5 赫青山;熱管砂輪高效磨削加工技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2013年

6 龐子瑞;超高速點磨削陶瓷CBN砂輪性能的實驗研究[D];東北大學(xué);2009年

7 李長河;砂輪約束磨粒噴射精密光整加工機理及表面特性的研究[D];東北大學(xué);2006年

8 劉月明;磨削過程建模與點磨削工藝的若干研究[D];東北大學(xué);2012年

9 楊曉紅;不平衡量信號的精密譜分析及其在砂輪動平衡測控儀中的應(yīng)用[D];中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機械與物理研究所）;2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 項龍;葉序排布磨料超硬砂輪的磨削溫度場研究[D];沈陽理工大學(xué);2015年

2 劉志振;磨粒葉序排布電鍍砂輪制造中的若干研究[D];沈陽理工大學(xué);2015年

3 李曉聰;基于結(jié)構(gòu)光視覺的砂輪輪廓三維測量系統(tǒng)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

4 王凱;金屬基金剛石圓弧砂輪在線電火花修整與檢測技術(shù)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

5 喬璐;基于區(qū)間均勻接觸磨削方法的砂輪有限元分析[D];東北大學(xué);2013年

6 蔣秀忠;區(qū)域化固結(jié)磨粒氣壓砂輪對局域強化模具材料去除的研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2015年

7 俞益民;軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪光整加工工藝研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2015年

8 戴婷;冠型軟固結(jié)磨粒氣壓砂輪接觸應(yīng)力分析與試驗研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2015年

9 陳志龍;軟固結(jié)氣壓砂輪粘磨層力學(xué)性能及其接觸力研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2015年

10 龐浩;超聲ELID復(fù)合加工電參數(shù)的研究[D];河南理工大學(xué);2014年

本文編號：2529996